多肽類(lèi)藥物的研究進(jìn)展與發(fā)展方向ppt課件

1、多肽類(lèi)藥物的研究進(jìn)展與發(fā)展方向, 多肽是一類(lèi)在氨基酸構(gòu)成及其連接方式上與蛋白質(zhì)相同, 但在某些性質(zhì)方面又有別于蛋白質(zhì)的物質(zhì), 如其空間結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性較高、免疫原性較低或無(wú)免疫原性等。 所有生物細(xì)胞都能合成多肽, 同時(shí), 也受各種多肽的調(diào)節(jié)。多肽作為藥物和健康產(chǎn)品開(kāi)發(fā)較多, 并且已經(jīng)形成了一定的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。,自1953年人工合成了第一個(gè)有生物活性的多肽 催產(chǎn)素以后，20世紀(jì)50年代都集中于腦垂體所分泌的各種多肽激素的研究。 60年代，研究的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到控制腦垂體激素分泌的各種多肽激素的研究。 70年代，神經(jīng)肽的研究進(jìn)入高潮。生物胚層的發(fā)育淵源關(guān)系表明，很多腦活性肽也存在于腸胃組織中，從而推動(dòng)了

2、腸胃激素研究的進(jìn)展。,1 多肽藥物的主要功能及重要性,肽具有極強(qiáng)的活性和多樣性。 肽在生物體內(nèi)作為神經(jīng)遞質(zhì)，傳遞信息。 肽在生物體內(nèi)作為載體和運(yùn)輸工具，將人們平常所食的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送到人體各個(gè)部位，充分發(fā)揮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)功能。 肽不僅能提供人體生長(zhǎng)發(fā)育所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且具有特殊的生物學(xué)功能，可防治血栓、高血脂、高血壓，延緩衰老，抗疲勞，提高機(jī)體免疫力，促進(jìn)人體對(duì)蛋白質(zhì)、維生素、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和鈣、鐵、鋅、鎂、銅等多種有益的微量元素的吸收。,2 多肽類(lèi)藥物的分類(lèi),按來(lái)源分 生化藥物 來(lái)源于動(dòng)植物有機(jī)體 基因工程藥物 來(lái)源于基因工程菌表達(dá)生產(chǎn)的藥物 習(xí)慣分法 多肽生化藥物、細(xì)胞生長(zhǎng)因子、抗體藥物、抗菌

3、肽、酶類(lèi)藥物,2.1 生化類(lèi)藥物,多肽類(lèi)激素、多肽抗生素：消化道多肽、下丘腦多肽、腦多肽、激肽等；動(dòng)、植物蛋白。酶類(lèi)與輔酶類(lèi)藥物：蛋白水解酶類(lèi)、凝血酶及抗栓酶，輔酶Q10等。,多肽類(lèi)激素是機(jī)體的特定腺體合成并釋放的一種物質(zhì)，通過(guò)與遠(yuǎn)程敏感細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞表面的受體相互作用而使靶細(xì)胞發(fā)生變化。 主要包括垂體多肽激素、下丘腦多肽激素、甲狀腺多肽激素、胰島多肽激素、腸胃道多肽激素和胸腺多肽激素等。,多肽類(lèi)生化藥物功能特性 調(diào)節(jié)各種各樣的生理活動(dòng)和生化反應(yīng)； 生物活性高； 分子小，結(jié)構(gòu)易于改造； 許多活性多肽都是由無(wú)活性的蛋白質(zhì)前體經(jīng)酶加工剪 切轉(zhuǎn)化而來(lái),2.2 基因工程藥物,激素類(lèi)及神經(jīng)遞質(zhì)類(lèi)藥物：人生

4、長(zhǎng)激素釋放抑制因子，人胰島素，人生長(zhǎng)激素細(xì)胞因子類(lèi)藥物：人干擾素，人白細(xì)胞介素，集落刺激因子，促紅細(xì)胞生成素酶類(lèi)及凝血因子類(lèi)藥物：?jiǎn)慰寺】贵w、疫苗、基因治療藥物、白介素、生長(zhǎng)因子、內(nèi)啡肽、反義藥物、人生長(zhǎng)激素、促紅細(xì)胞生成素、腫瘤壞死因子等。,2.2.1 細(xì)胞生長(zhǎng)因子,細(xì)胞因子是多種細(xì)胞所分泌的能調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)分化、調(diào)節(jié)免疫功能、參與炎癥發(fā)生和創(chuàng)傷愈合等小分子多肽的統(tǒng)稱(chēng)。 大多數(shù)細(xì)胞因子作用于或產(chǎn)生于構(gòu)成免疫與炎癥系統(tǒng)的白細(xì)胞。白細(xì)胞包括所有的有核血細(xì)胞，是免疫細(xì)胞的基本構(gòu)成。通過(guò)滅活或者破壞異源物質(zhì)而發(fā)揮保護(hù)機(jī)體的功能。某些白細(xì)胞也具有識(shí)別和破壞自身變異細(xì)胞的能力。,作用特點(diǎn),絕大多數(shù)細(xì)胞因子

5、是低分子量（1530kDa）的蛋白或糖蛋白。 高效能作用：細(xì)胞因子可以自分泌、旁分泌、或內(nèi)分泌的方式發(fā)揮作用。一種細(xì)胞可產(chǎn)生多種細(xì)胞因子，不同類(lèi)型的細(xì)胞也可產(chǎn)生一種或幾種相同的細(xì)胞因子。 多重調(diào)節(jié)作用（多效性/重疊性）：主要與調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫應(yīng)答、造血功能和炎癥反應(yīng)有關(guān)，還具有其他調(diào)節(jié)功能。與激素、神經(jīng)肽、神經(jīng)遞質(zhì)共同組成細(xì)胞間信號(hào)分子系統(tǒng)。,2.2.2 抗體藥物,抗體是機(jī)體在抗原性物質(zhì)的刺激下所產(chǎn)生的一種免疫球蛋白，能與細(xì)菌、病毒或毒素等異源性物質(zhì)結(jié)合而發(fā)揮預(yù)防、治療疾病作用。 第一代抗體藥物 動(dòng)物多價(jià)抗血清 第二代抗體藥物 利用雜交瘤技術(shù)制備的單克隆 抗體及其衍生物 第三代抗體藥物 基因工程

6、抗體,基因工程抗體特點(diǎn),可降低甚至消除人體對(duì)抗體的排斥反應(yīng)； 分子量較小，可部分降低抗體的鼠源性，更有利于穿透血管壁，進(jìn)入病灶核心部位； 可制備新型抗體； 可采用多種表達(dá)形式，大量表達(dá)抗體分子，從而降低生產(chǎn)成本。,2.3 多肽抗生素,多肽抗生素是指分子量在10kDa以下，具有某種抗菌活性的多肽類(lèi)物質(zhì)。特點(diǎn)： 以物理的方式作用于細(xì)菌細(xì)胞膜，使細(xì)胞膜穿孔，細(xì)胞質(zhì)外溢而達(dá)到殺菌的目的。膜通道的形成能力對(duì)抗菌肽的活性起決定性作用。 只對(duì)原核生物細(xì)胞產(chǎn)生特異性的溶菌活性，對(duì)最低等的真核生物及某些植物的原生質(zhì)體、某些腫瘤細(xì)胞等也有一定的殺傷力，而對(duì)人體正常的細(xì)胞無(wú)損傷作用。,3 多肽藥物的合成方法,多肽的

7、合成主要有兩條途徑:化學(xué)合成和生物合成。化學(xué)合成主要通過(guò)氨基酸縮合反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。多肽的化學(xué)合成有固相合成和液相合成之分,其主要的區(qū)別在于是否使用固相載體。,多肽液相合成主要有逐步合成和片段組合兩種策略,逐步合成簡(jiǎn)潔迅速,被用于各種生物活性多肽片段的合成;片段組合法為合成含100個(gè)以上氨基酸的多肽提供了最有前途的路線(xiàn),并已成功地合成了多種有生物活性的多肽,其最大的特點(diǎn)是易于純制。 在生物合成多肽方面,除了常用的發(fā)酵法、 酶解法外,隨著生物工程技術(shù)的發(fā)展, DNA 重組技術(shù)也被應(yīng)用于合成多肽。,3.1 氨基酸的羧內(nèi)酸酐法,氨基酸的羧內(nèi)酸酐是氨基酸的一種衍生物,它的氨基保護(hù)基也活化羧基。NCA法屬于陰

8、離子開(kāi)環(huán)聚合機(jī)理,其引發(fā)劑可選用多種親核試劑或堿類(lèi)。采用NCA法合成多肽的基本反應(yīng)包括:在堿性條件下, 氨基酸陰離子進(jìn)攻NCA形成較為穩(wěn)定的氨基甲酸根離子,在酸化時(shí)該離子失去二氧化碳生成二肽。生成的二肽又進(jìn)攻其它的NCA,如此反復(fù)進(jìn)行下去。NCA法具有合成周期短、操作簡(jiǎn)單、成本較低、產(chǎn)物分子量高等優(yōu)點(diǎn), 在目前多肽合成中所占比例較大,技術(shù)也較為通用。但是, 采用NCA逐步法只能合成短鏈多肽片段。,3.2 液相分段合成法,液相分段合成法是多肽片段在溶液中依據(jù)其化學(xué)專(zhuān)一性或化學(xué)選擇性,自發(fā)連接成長(zhǎng)肽的合成方法,其優(yōu)點(diǎn)是能得到長(zhǎng)肽,但技術(shù)還不完善。常用的連接技術(shù)主要有: 天然化學(xué)連接、化學(xué)區(qū)域選擇連

9、接、可去除輔助基連接、光敏感輔助基連接、施陶丁格連接和正交化學(xué)連接。,3.3 組合化學(xué)法,組合化學(xué)法是20世紀(jì)80年代在固相多肽合成的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它將氨基酸的構(gòu)建單元按某種組合方式連接起來(lái),合成出包含大量化合物的化學(xué)庫(kù), 并從中篩選出具有某種物理、 化學(xué)或藥理活性化合物的一套合成策略和篩選方案。與傳統(tǒng)合成方法不同的是, 傳統(tǒng)合成方法一次只合成一種化合物,而組合化學(xué)法可同時(shí)合成多種化合物。,3.4 酶解法,用酶解法合成多肽,又稱(chēng)酶法多肽,就是用生物酶降解蛋白質(zhì),將動(dòng)植物大分子蛋白質(zhì)降解成小分子活性多肽。酶解蛋白質(zhì)所用的酶,大多數(shù)是肽酶類(lèi)。近年來(lái)，人們運(yùn)用酸、堿降解蛋白質(zhì)獲得多肽收獲甚微,固

10、定投資大,周期長(zhǎng),污染嚴(yán)重,風(fēng)險(xiǎn)大,未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。,酶法多肽具有以下優(yōu)點(diǎn): 酶解不降低蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,可獲得比原食品蛋白質(zhì)更多的功能; 可保持多肽營(yíng)養(yǎng)純天然綠色屬性,不含任何化學(xué)物質(zhì)等。但酶解得到的是一系列多肽, 分離純化難度較大, 因此不適于合成單一的多肽。另外,肽酶的催化具有專(zhuān)一性,因此,尋找合適的肽酶也是該方法的一個(gè)難點(diǎn)。,3.5 基因工程法,DNA 重組技術(shù)的誕生為合成序列確定的多肽奠定了基礎(chǔ),即可通過(guò)設(shè)計(jì)合適的DNA 模板來(lái)控制多肽的序列。利用DNA 重組技術(shù),可以通過(guò)重組 DNA 產(chǎn)生的工程菌來(lái)大量高效地合成多種生物活性多肽。 基因工程法合成多肽具有表達(dá)定向性強(qiáng)、產(chǎn)品安全衛(wèi)

11、生、原料來(lái)源廣泛等優(yōu)點(diǎn),可以得到質(zhì)量高療效好且具有天然活性的多肽類(lèi)藥物, 但存在高效表達(dá)等技術(shù)難題,分離困難, 產(chǎn)率低, 成本昂貴, 難以用于大規(guī)模生產(chǎn)。,4 多肽藥物研究的主要類(lèi)型,對(duì)于多肽藥物的研究依據(jù)不同用途或靶向目標(biāo)，可分為9大類(lèi)，主要包括多肽疫苗、抗腫瘤多肽、抗病毒多肽、多肽導(dǎo)向藥物、細(xì)胞因子模擬肽、抗菌性活性肽、用于心血管疾病的多肽、其他藥用小肽、診斷用多肽等。,4.1多肽疫苗,和核酸疫苗一樣，多肽疫苗是目前疫苗研究領(lǐng)域內(nèi)備受關(guān)注的研究方向之一。這里主要介紹合成多肽疫苗、多抗原肽疫苗、脂肽疫苗。,合成多肽疫苗(synthetic peptide vaccine)就是用化學(xué)合成抗原表

12、位氨基酸序列法制備而成的具有保護(hù)性作用的類(lèi)似天然抗原決定簇的多肽疫苗。這種疫苗不含核酸，是最為理想的安全新型疫苗，也是目前研制預(yù)防和控制感染性疾病和惡性腫瘤的新型疫苗的主要方向之一。,多抗原肽疫苗(multiple antigen peptide，MAP)是將病原微生物蛋白表面的多種T細(xì)胞或B細(xì)胞表位的氨基酸連接于樹(shù)枝狀的多聚賴(lài)氨酸骨架上而形成的一種具有獨(dú)特三維空間結(jié)構(gòu)的大分子疫苗。主要具有抗HIV-1、V3、抗裂體吸蟲(chóng)、脂多糖結(jié)合蛋白能模擬抗原位置等作用，在很大程度上促進(jìn)了多抗原肽疫苗的發(fā)展。,脂肽疫苗( lipopeptide vaccines) 是最近10多年來(lái)才開(kāi)發(fā)出的一種多肽疫苗,

13、它是將具有佐劑活性的脂質(zhì)分子共價(jià)連接于抗原多肽鏈而制備成的。這種疫苗不需其它佐劑就能誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生廣泛的免疫應(yīng)答,而且沒(méi)有佐劑的副作用, 是一種很有應(yīng)用前景的疫苗設(shè)計(jì)方法。例如, 用脂肽 P3C核心作為內(nèi)源性佐劑, 將蛋白的T 細(xì)胞表位和 B 細(xì)胞表位與水溶性的脂肽P3C 通過(guò)肟鍵連接制成四分枝的聚肟疫苗( polyoxime vaccine) ,在沒(méi)有任何外源性佐劑的情況下即具有良好的免疫原性。,4.2 抗腫瘤多肽,腫瘤的發(fā)生是多種原因綜合作用的結(jié)果，但最終都要涉及到癌基因的表達(dá)調(diào)控。不同的腫瘤產(chǎn)生時(shí)所需要的酶等調(diào)控因子不同?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)很多腫瘤相關(guān)基因及腫瘤產(chǎn)生調(diào)控因子，篩選與這些靶點(diǎn)特異結(jié)合

14、的多肽，已成為尋找抗癌藥物的新熱點(diǎn)。小分子多肽不僅廣泛存在于自然界，也可通過(guò)人工方法合成，在腫瘤的臨床治療上有重要的價(jià)值。美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種含6個(gè)氨基酸的小肽能在體內(nèi)顯著抑制包括肺、胃及在大腸腺癌等腺癌的生長(zhǎng)，為治療這一死亡率很高的惡性腫瘤開(kāi)辟了一條新的途徑。,4.3 抗病毒多肽,病毒感染后一般要經(jīng)過(guò)吸附(宿主細(xì)胞)、穿入、脫殼、核酸復(fù)制、轉(zhuǎn)錄翻譯、包裝等多個(gè)階段。阻止以上任意過(guò)程的進(jìn)行均可防止病毒復(fù)制，而最有效的抗病毒藥物是作用在病毒吸附及核酸復(fù)制2個(gè)階段，因此篩選抗病毒藥物主要考察藥物的抗病毒吸附和復(fù)制能力。病毒通過(guò)與宿主細(xì)胞上的特異受體結(jié)合吸附細(xì)胞，依賴(lài)其自身的特異蛋白酶進(jìn)行蛋白加工及

15、核酸復(fù)制。因此可從肽庫(kù)內(nèi)篩選與宿主細(xì)胞受體結(jié)合的多肽或能與病毒蛋白酶等活性位點(diǎn)結(jié)合的多肽，用于抗病毒的治療。,4.4 多肽導(dǎo)向藥物,傳統(tǒng)的抗癌藥物在腫瘤治療過(guò)程中通過(guò)血液循環(huán)，化學(xué)藥物在體內(nèi)擴(kuò)散后分布于身體各個(gè)臟器，并且藥物的選擇性差，在殺死病變細(xì)胞同時(shí)也攻擊正常細(xì)胞，產(chǎn)生很大的毒副作用。很多毒素(如綠膿桿菌外毒素)、細(xì)胞因子(如白細(xì)胞介素系列)等均有較強(qiáng)的腫瘤細(xì)胞毒性，如果長(zhǎng)期或大量使用時(shí)，它亦可以損傷正常細(xì)胞，給機(jī)體帶來(lái)了很大的副作用，影響對(duì)腫瘤的治療效果。針對(duì)上述缺點(diǎn)，科學(xué)家開(kāi)展了靶向藥物的研究。利用特異性作用于腫瘤組織或器官的結(jié)合分子能解決這個(gè)問(wèn)題，從而改善抗癌藥物的傳遞系統(tǒng)，提高藥物

16、導(dǎo)向的特異性，實(shí)現(xiàn)治療的針對(duì)性和安全性。,4.5 細(xì)胞因子模擬肽,細(xì)胞因子是由免疫系統(tǒng)細(xì)胞以及其他類(lèi)型細(xì)胞主動(dòng)分泌的一類(lèi)小分子量的可溶性蛋白質(zhì)，包括淋巴因子、干擾素、白介素、腫瘤壞死因子、趨勢(shì)化因子和集落刺激因子等。它是免疫系統(tǒng)細(xì)胞間以及免疫系統(tǒng)細(xì)胞與其他類(lèi)型細(xì)胞間聯(lián)絡(luò)的核心，能改變分泌細(xì)胞自身或其他細(xì)胞的行為或性質(zhì)，通過(guò)與細(xì)胞特異的膜受體而起作用。利用已知細(xì)胞因子的受體從肽庫(kù)內(nèi)篩選細(xì)胞因子模擬肽，成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。現(xiàn)已經(jīng)篩選出的肽類(lèi)小分子模擬物主要包括競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合受體和非競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合受體2種類(lèi)型的模擬肽。國(guó)外已篩選到人促紅細(xì)胞生成素、人促血小板生成素、人生長(zhǎng)激素等多種生長(zhǎng)因子的模擬肽。

17、,4.6 抗菌性活性肽,昆蟲(chóng)在受到微生物或其他外源物質(zhì)的浸染時(shí)，血淋巴會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的抗菌蛋白或抗菌肽，這些肽類(lèi)物質(zhì)主要是由脂肪體合成后分泌到血淋巴中，是一種十分有效的防御機(jī)制，可用來(lái)迅速殺死或清除外源的微生物。很多抗菌肽不僅有很強(qiáng)的抗菌、殺菌能力, 而且還能殺死腫瘤細(xì)胞。,4.7 用于心血管疾病的多肽,很多植物中藥有降血壓、降血脂、溶血栓等作用，不僅可用作藥物，亦可用作保健食品。但由于其作用成分不能確定，其應(yīng)用受到很大限制。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道多肽在心血管牛理和病理活動(dòng)的調(diào)常和信號(hào)傳導(dǎo)中發(fā)揮著不可替代的作用，是一種診斷、預(yù)防和治療心血管疾病的有效方法。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)很多有效成分是小分子多肽，比如我國(guó)科學(xué)家從

18、大豆內(nèi)加工分離出的活性多肽，可通過(guò)小腸直接吸收，能防治血栓、高血壓和高血脂，還能延緩變老，提高肌體免疫力。從人參、茶葉、銀杏葉等植物內(nèi)也分離出很多用于心血管疾病的小肽。,4.8 其他藥用小肽,許多生理必需的調(diào)節(jié)因子都是很小的肽類(lèi)，生物技術(shù)的發(fā)展也促進(jìn)了大量小分子肽藥物的出現(xiàn)，使得小分子肽藥物變得越來(lái)越重要。除上述幾大方面已取得較大進(jìn)展外，在其他很多領(lǐng)域也取得一些進(jìn)展。 如某種合成肽能促進(jìn)傷口血管的再生，加速皮膚深度傷口的愈合。另外2種合成肽能抑制破骨細(xì)胞對(duì)骨質(zhì)的重吸收。,4.9 診斷用多肽,多肽最主要的用途是用作抗原檢測(cè)病毒、細(xì)胞、支原體、螺旋體等微生物和囊蟲(chóng)、錐蟲(chóng)等寄生蟲(chóng)的抗體，多肽抗原比天

19、然微生物或寄生蟲(chóng)蛋白抗原的特異性強(qiáng)，且易于制備，因此裝配的檢測(cè)試劑，其檢測(cè)抗體的假陰性率和本底反應(yīng)都很低，易于臨床應(yīng)用?，F(xiàn)在用多肽抗原裝配的抗體檢測(cè)包括：甲、乙、丙、庚肝病毒、艾滋病病毒、單純皰疹病毒、風(fēng)疹病毒、梅毒螺旋體、囊蟲(chóng)、錐蟲(chóng)、萊姆病及類(lèi)風(fēng)濕等。使用的多肽抗原大部分是從相應(yīng)致病體的天然蛋白內(nèi)分析篩選獲得，有些是從肽庫(kù)內(nèi)篩選的全新小肽。,5 多肽藥物給藥途徑的研究,多肽類(lèi)藥物相對(duì)于一般的西藥來(lái)說(shuō)穩(wěn)定性較差, 其穩(wěn)定性易受溫度、 pH值等的影響,在體內(nèi)易降解,半衰期短。這些特殊性使得該類(lèi)藥物的主要臨床應(yīng)用劑型為注射劑,但是注射劑, 尤其是對(duì)于胰島素等需頻繁給藥的藥物來(lái)說(shuō), 不僅患者的依從性差,并且副作用也大。因此,相對(duì)于注射制劑,蛋白質(zhì)多肽類(lèi)藥物的口服、 經(jīng)呼吸道以及經(jīng)皮膚或黏膜給藥制劑更具優(yōu)越性。,5.1 口服給藥途徑,胃腸道對(duì)多肽類(lèi)藥物的低吸收及其中的酶對(duì)藥物的降解是口服給藥面臨的兩個(gè)最大障礙。因此,尋找合適的吸收位點(diǎn),避免胃腸道的酶降解作用以及肝臟的首過(guò)效應(yīng)是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。除對(duì)藥物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)修飾,加入吸收促進(jìn)劑、酶抑制劑等方法外,脂質(zhì)體、微囊、 微球、納米粒、乳劑等微粒給藥系統(tǒng)也可有效地促進(jìn)藥物經(jīng)胃腸道吸收入血液循環(huán),提高多肽類(lèi)藥物口服的生物利用度。,5.2 呼吸道給藥途徑,制備蛋白質(zhì)多肽類(lèi)藥